本论文研究了高分子稀土复合薄膜的制备、薄膜生长及其动态过程。论文内容分为三个部分,即高分子稀土复合物的制备、复合薄膜的制备及其动态过程的研究。课题以水溶性高分子聚二烯丙基二甲基氯化铵/聚丙烯酸(PDDA/PAA)为研究体系,将稀土离子(Ln3+)引入高分子自组装薄膜中。首先通过PAA与Ln3+离子的配位作用形成复合物,研究了不同pH值、摩尔配比及不同制备方式对复合物性质的影响。随着pH增大,PAA电离度增大,有利于稀土离子的配位,但当p H大于7.5时,稀土离子因与氢氧根作用而产生沉淀,减少了稀土离子浓度。因此确定体系p H为6,此时PAA的电离度达到45-50%。通过调节PAA与氯化铈(CeCl3)的摩尔配比([AA]:[Ce]),引入更多的羧酸根离子。研究发现,在p H值为6时,摩尔配比大于6:1的情况下,体系中复合物颗粒因带有多余负电荷而使复合物悬浮于溶液中,当摩尔配比为10:1时,体系保持长时间的稳定。制备稳定的高分子稀土复合物溶液是一个动力学控制的过程,研究发现缓慢将PAA加入CeCl3溶液中,利于PAA-Ce复合物的成核生长,颗粒尺寸最大,且具有较好的动力学稳定性。其次将稳定均相的复合物胶粒与聚阳离子PDDA通过自组装制备成膜。只有当PDDA溶液的pH大于2,不抑制PAA的电离,才能复合成膜。复合物颗粒尺寸越大,薄膜的厚度和粗糙度也越大。高分子与稀土离子的配位作用使羧酸根的反对称和对称伸缩振动的差值减小,而PAA与PDDA之间的静电作用不影响差值变化。不同的稀土离子使薄膜发出不同颜色的光,常用的铕(Eu3+)离子和铽(Tb3+)离子的引入,使薄膜在紫外灯照射下分别发出红光和绿光。PAA与Ln3+离子存在配位作用,而与PDDA存在静电作用,因此高分子稀土复合薄膜的制备是一个动态平衡过程。PDDA浓度越大,PAA与PDDA的静电结合力越强,体系动态平衡向着静电作用移动,从而导致制备的薄膜厚度小且较为均一。QCM原位监测PDDA与两种PAA-Ce复合物溶液的组装过程,发现PAA-Ce复合物胶粒的性质不同,薄膜的增长方式不同。方式二制备的复合物胶粒尺寸小且稳定性差,在组装过程中容易发生粒子团聚,因此薄膜是指数型增长;而方式三制备的复合物胶粒虽然稳定性好,但是由于颗粒尺寸大,在组装过程中,PDDA分子链扩散进入复合物层,从而使复合物胶粒受到压缩产生形变,薄膜呈线性增长。将薄膜浸泡至不同环境下,体系内的作用力发生变化,平衡会朝着相应的方向移动。浸泡至PDDA溶液,则薄膜内的静电结合增强,配位结合减弱;反之浸泡至CeCl3溶液,则薄膜内的配位结合增强,静电结合减弱。浸泡至浓度大于0.5 mol/L的盐溶液24 h后,则会使薄膜发生解离。